本文在系统地研究变胞机构基本知识和基本理论的基础上，研究了变胞机构的自由度计算和结构组成原理，并进行了结构分析；通过研究变胞机构构态的变化，研究了基于变胞机构的终态邻接矩阵进行变胞机构结构综合的方法；建立了基于凯恩方程的变胞机构的各构态动力学方程；深入研究了变胞机构在实际工作中的应用：重点研究了利用变胞原理使空间并联机构易于实现微小化设计的问题。　　 首先，在总结国内外学者对变胞机构研究的基础上，进一步提出了变胞机构的定义、变胞运动副的概念、变胞的目的、变胞的方法以及变胞机构的特征，为变胞机构的理论研究打下了坚实的基础。提出了变元素变胞运动副、组合变胞运动副、附加约束变胞运动副、几何限动运动件变胞运动副和单向变胞运动副；研究了4种基本的变胞方法和变胞机构的11类特征。同时，用螺旋理论等知识对平面变胞机构、空间变胞机构、平面和空间混合变胞机构以及柔性变胞机构的自由度计算进行了研究，并进行了实例分析和计算。　　 其次，由于变胞机构代表了一类拓扑结构特征能够变化的机构，即能从一种结构形式变化到另一种结构形式，因此，对该类机构的研究既有理论意义又有实际应用价值。通过自由度的变化找出了平面变胞机构拓扑结构的变化规律，发现了平面变胞机构的3种变胞运动链，即提出了变胞运动链的概念；从而揭示了变胞机构的结构组成原理，即变胞机构由变胞运动链、阿苏尔杆组和机架组成。在掌握了变胞机构的结构组成原理的基础上，对其进行了结构分解，研究了结构分解的步骤。同时研究了变胞机构基本回路数随变胞机构运动链数的变化规律。　　 第三，由于变胞机构本身是一类机构，所以该类机构即有相同于一般机构的一面，也有不同于一般机构的一面。机构构态变化是不同于一般机构的主要特征，构态变化导致一系列的结构学、运动学和动力学等方面的变化。因此，构态与构态之间的转换规律以及通过构态的转换关系进行变胞机构综合等研究是非常重要的。所以用矩阵转化法和矩阵降阶法研究了变胞机构的构态变化；在上述分析的同时研究了基于变胞机构终态的结构综合，并结合实例进行了有关的计算和验证。　　 第四，根据变胞机构结构构态变化的特点，建立了基于凯恩方程的变胞机构的各构态动力学方程及构态转换条件，为变胞机构的动力学研究打下了一定的基础；提出了干扰动力学行为的因素，重点研究了变胞机构受控形式。　　 第五，以异步启闭废钢块抓斗变胞机构为例，对其结构特点、工作原理、自由度计算、构态分析和构态变化分析等方面进行了系统研究。设计了工程实际中应用的电、手动两用电闸开启变胞机构。　　 第六，将变胞原理应用于空间并联机构的微小化设计。提出了微小化设计的概念和易于空间并联机构微小化设计的准则；从空间并联机构的结构组成入手，深入研究了单开链易于实现微小化设计的条件，找出了满足微小化设计准则的单开链结构。对构件微小化的设计与实现和运动副微小化的设计与实现进行了详细的分析与研究。最终转化到研究空间并联机构易于微小化的设计，结合实例研究了易于微小化空间并联机构的实现。对一类易于微小化空间并联机构进行了位置、运动分析及计算机仿真。从而，把空间加工问题转化为平面加工问题来研究，使加工问题更加简单。最后，对变胞机构的理论和应用研究进行了展望。